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電磁場與電磁波(信息與通信工程高等學校電子信息類專業系列教材)

  • 作者：編者:梅中磊//曹斌照//李月娥//馬阿寧
  • 出版社：清華大學
  • ISBN：9787302499121
  • 出版日期：2018/10/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：345
人民幣：RMB 59 元      售價：元
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內容大鋼
    梅中磊、曹斌照、李月娥、馬阿寧編著的《電磁場與電磁波》是為高等院校電子信息與電氣工程類專業主幹基礎課程「電磁場與電磁波」編寫的本科生教材，主要介紹電磁場與電磁波的基本特性及規律。本書從矢量分析與場論入手，著重討論電磁場基本理論的內容。全書共分7章，內容包括矢量分析、靜電場、穩恆電場與磁場、靜態場邊值問題的解法、時變電磁場、電磁波的傳播、電磁波的輻射等。書末有附錄（常用坐標系下涉及的場論公式、重要的矢量恆等式、希臘字母表、常用保角變換對照表等）、各章習題參考答案等。
    本教材的指導思想是在一定程度上降低教材難度，強化物理概念的理解，淡化數學計算的繁雜； 撰寫力求語言簡單、樸實，通俗易懂； 比喻、舉例恰如其分； 精選最具代表性的例題和作業題，且有些例題緊密結合科技前沿內容，力求達到舉一反三的效果； 部分內容配有MATLAB程序代碼，方便學習中動手操作。此外，教材中輔以與教學內容密切相關的最新科研進展，方便感興趣的讀者瀏覽。
    本書適合電子信息類、電氣類專業的本科生使用，尤其適合開展研究型教學的基礎理論班、創新人才培養基地等使用，對於大學生科研有積極的促進作用。本書也可以作為相關專業研究生的參考教材。
作者介紹
編者:梅中磊//曹斌照//李月娥//馬阿寧
    梅中磊，蘭州大學信息科學與工程學院副院長、教授、博士生導師，蘭州大學第六屆學術委員會委員，甘肅省教學名師，「飛天學者」特聘教授，「寶鋼」優秀教師，甘肅省青年教師成才獎獲得者，蘭州大學第三屆我最喜愛的「十大教師」和「師德標兵」。長期從事本科生課程「電磁場與電磁波」「數學物理方法」及研究生課程「電磁數學」的講授，身體力行倡導研究型教學和本科生科研，並開展相關教學研究，主持「研究型教學在「電磁場理論」課程中的實踐及示範應用」，獲省級教學成果二等獎。主要研究領域為新型人工電磁材料及器件等。先後主持和參與國家自然科學基金、甘肅省自然科學基金等科研項目，2014年獲得省高校科技進步一等獎。近年來在國際期刊發表高水平SCI論文50余篇，其中指導本科生在美國《物理評論快報》發表論文2篇。
目錄
第1章  矢量分析
  1.1  矢量的代數運算
    1.1.1  標量場和矢量場
    1.1.2  標量積與矢量積
    1.1.3  矢量的混合積
  1.2  標量場的梯度、矢量場的散度與旋度
    1.2.1  標量場的梯度
    1.2.2  矢量場的散度
    1.2.3  矢量場的旋度
    1.2.4  標量場的拉普拉斯運算
  1.3  矢量積分定理
    1.3.1  高斯散度定理
    1.3.2  斯托克斯定理
    1.3.3  格林定理
  1.4  三種常用坐標系
    1.4.1  坐標變數和基本單位矢量
    1.4.2  坐標變數之間的關係
    1.4.3  基本單位矢量之間的關係——單位圓法
    1.4.4  三種常用坐標系中的線元、面元和體元
    1.4.5  三種常用坐標系中的梯度、散度、旋度及拉普拉斯運算表達式
  *1.5  MATLAB繪製矢量場和標量場
  本章小結
  習題
第2章  靜電場
  2.1  庫侖定律和電場強度
    2.1.1  庫侖定律
    2.1.2  電場強度
    2.1.3  場的疊加原理和庫侖場強法
    2.1.4  點電荷密度的數學表示
    2.1.5  電力線
    *2.1.6  用MATLAB繪製電力線
  2.2  真空中靜電場的性質
    2.2.1  E通量
    2.2.2  高斯定理
    2.2.3  靜電場的無旋性
    2.2.4  真空中靜電場的基本方程
  2.3  靜電勢
    2.3.1  靜電勢的基本概念
    2.3.2  計算電場的電勢法
    2.3.3  等勢面
    2.3.4  電勢的微分方程
  2.4  電偶極子
    2.4.1  電偶極子的電場
    2.4.2  均勻外電場對電偶極子的作用
  2.5  電介質的極化和電位移矢量
    2.5.1  電介質的極化和電極化強度
    2.5.2  束縛電荷
    2.5.3  電位移矢量和介質中的高斯定理
    2.5.4  介質中靜電場的基本方程
    *2.5.5  極化相消的隱形機理

  2.6  靜電場的邊界條件
    2.6.1  兩種媒質間靜電場的邊界條件
    2.6.2  兩種介質間靜電場的邊界條件
    2.6.3  介質與導體間靜電場的邊界條件
  2.7  電容
    2.7.1  靜電場中的導體
    2.7.2  孤立導體和雙導體的電容
    2.7.3  電容器的並聯和串聯與等效材料
  2.8  靜電場的能量
    2.8.1  帶電體系統的電場能量
    2.8.2  電場的能量密度
  *2.9  科技前沿： 靜電隱形衣
  本章小結
  習題
第3章  穩恆電場與磁場
  3.1  電流密度和電荷守恆定律
    3.1.1  電流與電流密度
    3.1.2  電流元
    3.1.3  傳導電流與運流電流
    3.1.4  電動勢
    3.1.5  電荷守恆定律——電流連續性方程
  3.2  穩恆電流的電場
    3.2.1  導電媒質中穩恆電場的基本方程
    3.2.2  穩恆電場的邊界條件
    3.2.3  焦耳定律
    3.2.4  穩恆電場的靜電比擬和電導
  *3.3  科技前沿： 直流電型隱身衣
  3.4  安培定律和磁感應強度
    3.4.1  安培定律
    3.4.2  磁感應強度： 畢奧?薩伐爾定律
    *3.4.3  磁單極子
    3.4.4  洛倫茲力
  3.5  矢量勢、穩恆磁場的基本性質
    3.5.1  磁通連續性原理
    3.5.2  矢量勢及其微分方程
    3.5.3  安培環路定律
    3.5.4  真空中穩恆磁場的基本方程
  3.6  磁偶極子及磁場對其的作用
    3.6.1  磁偶極子的磁場
    3.6.2  穩恆磁場對磁偶極子的作用
  3.7  物質的磁化和磁場強度
    3.7.1  物質的磁化與磁化強度
    3.7.2  磁化電流
    3.7.3  磁場強度與磁介質中的安培環路定律
    3.7.4  磁介質中穩恆磁場的基本方程
    3.7.5  磁標勢
    3.7.6  磁路
  3.8  磁場的邊界條件
    3.8.1  兩種磁介質間磁場的邊界條件
    3.8.2  無自由面電流時兩種磁介質間磁場的邊界條件

    3.8.3  磁介質與理想導磁體間磁場的邊界條件
  3.9  電感
    3.9.1  互感
    3.9.2  自感
    *3.9.3  互感計算和無線輸電
  3.10  磁場能量
    3.10.1  電流迴路系統的磁場能量
    3.10.2  磁場的能量密度
  *3.11  科技前沿： 靜磁隱身衣
  本章小結
  習題
第4章  靜態場邊值問題的解法
  4.1  靜態場邊值問題的分類和唯一性定理
    4.1.1  靜態場邊值問題的分類
    4.1.2  靜態場的邊值條件
    4.1.3  靜態場邊值問題的求解方法
    4.1.4  唯一性定理
    4.1.5  基於唯一性定理求解邊值問題
    *4.1.6  科技前沿： 有源隱形的理論基礎
  4.2  鏡像法
    4.2.1  鏡像法的原理
    4.2.2  導體與介質平面邊界的鏡像法
    4.2.3  導體與介質圓柱面邊界的鏡像法
    4.2.4  導體與介質球面邊界的鏡像法
    4.2.5  兩種介質間平面邊界的鏡像法
  4.3  直角坐標系下的分離變數法
    4.3.1  分離變數法簡介
    4.3.2  直角坐標系內的分離變數法
    4.3.3  邊界條件的疊加
  4.4  圓柱坐標系內的分離變數法
    4.4.1  通解的三種形式
    *4.4.2  特殊函數不特殊： 用MATLAB繪製貝塞爾函數等曲線
    *4.4.3  科技前沿： 柱狀隱形裝置的分離變數法分析
  *4.5  球坐標系內的分離變數法
    4.5.1  球坐標系內的分離變數法
    4.5.2  軸對稱情況下勢函數的通解表達式
    4.5.3  特殊函數不特殊——用MATLAB繪製勒讓德多項式曲線
    4.5.4  科技前沿： 球狀靜場隱形裝置的分離變數法分析
  4.6  保角變換法
    4.6.1  複變函數及其性質
    4.6.2  保角變換法求解平面場問題的原理
    4.6.3  常見的保角變換
    4.6.4  許瓦茲?克利斯多菲變換
    *4.6.5  神通廣大的保角變換
  本章小結
  習題
第5章  時變電磁場
  5.1  法拉第電磁感應定律
    5.1.1  法拉第電磁感應定律
    5.1.2  感應電動勢的計算

    5.1.3  動生電動勢的另一種推證方法
    *5.1.4  再議無線輸電
  5.2  位移電流和全電流定律
  5.3  麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式
    5.3.1  麥克斯韋方程組
    5.3.2  正弦電磁場基本方程的複數形式
    5.3.3  洛倫茲力
  5.4  電磁場的邊值關係
    5.4.1  兩種媒質間電磁場的邊值關係
    5.4.2  兩種理想介質間電磁場的邊值關係
    5.4.3  介質與理想導體間電磁場的邊值關係
  5.5  電磁場的能量守恆定律與坡印廷矢量
    5.5.1  電磁場的能量守恆定律——坡印廷定理
    5.5.2  坡印廷矢量——能流密度矢量
    5.5.3  正弦場的複數坡印廷矢量與復功率
  5.6  電磁場的矢量勢和標量勢
    5.6.1  電磁場的矢量勢和標量勢
    5.6.2  洛倫茲條件與動態勢的波動方程——達朗貝爾方程
  5.7  推遲勢和似穩電磁場
    5.7.1  達朗貝爾方程的解——推遲勢
    5.7.2  似穩條件和似穩電磁場
    5.7.3  電磁理論與電路理論之間的關係
  *5.8  科技前沿： 麥克斯韋方程組的空間協變性——電磁隱身衣的基本原理
  *5.9  時變電磁場在生活中的應用
    5.9.1  電磁炮
    5.9.2  電磁鞦韆
    5.9.3  磁懸浮
    5.9.4  電磁阻尼
  本章小結
  習題
第6章  電磁波的傳播
  6.1  理想介質中的均勻平面電磁波
    6.1.1  電磁波的波動方程及其解——均勻平面電磁波
    6.1.2  復波動方程和均勻平面波的傳播特性
    6.1.3  均勻平面波的能量密度和能流密度
    6.1.4  均勻平面電磁波的極化
    6.1.5  均勻平面電磁波的性質
    *6.1.6  雙負電磁參數媒質中的均勻平面電磁波
  6.2  媒質的頻散和電磁波的相速與群速
    6.2.1  媒質的頻散及其復介電常數
    6.2.2  磁介質的復磁導率
    6.2.3  導電媒質的頻散及其等效復介電常數
    6.2.4  電磁波的相速度和群速度
  6.3  電磁波在有耗媒質中的傳播
    6.3.1  有耗介質中傳播的均勻平面波
    6.3.2  導電媒質中傳播的均勻平面波
  6.4  電磁波在介質分界面上的反射與折射
    6.4.1  反射定律與折射定律
    6.4.2  菲涅耳公式
    6.4.3  全反射

    6.4.4  正入射
    *6.4.5  負折射和零折射
  6.5  電磁波在導體表面上的反射與折射
    6.5.1  電磁波在導體表面上的反射和折射
    6.5.2  駐波
    *6.5.3  金屬界面的表面波——SPP
    6.5.4  趨膚效應和鄰近效應
    6.5.5  趨膚深度及表面電阻
    6.5.6  渦流及其應用
    6.5.7  電磁屏蔽
  6.6  波導和諧振腔
    6.6.1  高頻電磁能量的傳輸
    6.6.2  矩形波導中的電磁波
    6.6.3  諧振腔
  *6.7  科技前沿： 左手材料的前世今生
    6.7.1  左手材料的基本特性
    6.7.2  左手材料的實現
    6.7.3  左手材料的應用領域
  本章小結
  習題
第7章  電磁波的輻射
  7.1  天線的分類和常用電參數
    7.1.1  天線的分類
    7.1.2  天線的常用電參數
    7.1.3  天線輻射場的求解方法
  7.2  電偶極子輻射和磁偶極子輻射
    7.2.1  電偶極子輻射
    7.2.2  電磁場的對偶原理——二重性原理
    7.2.3  磁偶極子輻射
    *7.2.4  使用MATLAB繪製天線方向圖
  7.3  振子天線
    7.3.1  對稱半波振子天線
    7.3.2  任意長度的振子天線
    *7.3.3  MATLAB在天線場計算中的應用
  7.4  天線陣
    7.4.1  二元陣
    7.4.2  均勻直線式天線陣
    7.4.3  均勻平面天線陣
    7.4.4  立體天線陣
  *7.5  電磁超表面的相控陣解釋
  *7.6  超材料天線介紹
  本章小結
  習題
部分習題參考答案
附錄A  三種常用坐標系中一些量的表達式
附錄B  矢量恆等式
  B.1  矢量代數恆等式
  B.2  矢量微分恆等式
  B.3  矢量積分恆等式
附錄C  物理常數

附錄D  希臘字母表
附錄E  用於構成十進位倍數和分數單位的詞頭
附錄F  常用保角變換對照表
參考文獻

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